Nghiên cứu khả năng phân huỷ hợp chất thơm của các chủng vi khuẩn tạo màng sinh học, nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm dầu

MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG CHỮ VIẾT TẮT .3 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU .7 Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình trạng nƣớc ô nhiễm dầu giới Việt Nam 1.2 Đặc điểm hợp chất hydrocacbon vòng thơm đa nhân 10 1.2.1 Tính chất hóa lý .10 1.1.2 Tính độc ảnh hƣởng PAH tới môi trƣờng sức khỏe ngƣời 13 1.2 Nguồn gốc phát sinh 16 1.2.1 Nguồn tự nhiên 16 1.2.2 Nguồn hoạt động ngƣời: .17 1.3 Các biện pháp xử lý ô nhiễm PAH 18 1.3.1 Phƣơng pháp hóa lý .18 1.3.2 Phƣơng pháp phân hủy sinh học .20 1.3.2.1 Phân hủy sinh học PAH 21 1.3.2.2 Công nghệ sử dụng màng sinh học xử lý nƣớc thải 23 1.3.2.3 Ứng dụng biofilm xử lý nƣớc thải nƣớc ta 25 Chƣơng VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị sử dụng 26 2.1.1 Nguyên liệu .26 2.1.2 Hóa chất, môi trƣờng nuôi cấy 26 2.1.3 Máy móc thiết bị nghiên cứu 27 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Thu thập mẫu 28 2.2.2 Phân lập chủng vi khuẩn có khả sử dụng PAH 28 2.2.3 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả sinh trƣởng tốt môi trƣờng có chứa chất PAH 30 2.2.4 Đánh giá khả tạo màng sinh học chủng vi khuẩn 30 2.2.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng số điều kiện hóa lý nồng độ nhƣ loại PAH đến khả sinh trƣởng chủng vi khuẩn lựa chọn 32 2.2.6 Đánh giá khả phân hủy PAH màng sinh học (biofilm) chủng vi khuẩn lựa chọn tạo thành 32 2.2.6.1 Quy trình tạo biofilm đa chủng 32 2.2.6.2 Đánh giá khả phân hủy thành phần hydrocacbon thơm phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ 33 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả phát triển môi trƣờng chứa PAH 35 3.2 Sàng lọc chủng vi khuẩn có khả tạo màng sinh học (biofilm) từ chủng lựa chọn .38 3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng số điều kiện hóa lý nồng độ nhƣ loại PAH đến khả sinh trƣởng chủng vi khuẩn lựa chọn 41 3.3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ 41 3.3.2 Ảnh hƣởng pH 44 3.3.3 Ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl .46 3.3.4 Ảnh hƣởng nồng độ loại PAH .48 3.4 Đánh giá khả phân hủy PAH màng sinh học chủng vi khuẩn lựa chọn tạo thành .51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Phụ Lục .63 BẢNG CHỮ VIẾT TẮT BaP : Benzo[a]pyren BOD : Biological oxigen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) DNA : Deoxyribonucleic Acid EPS : Extracellular Polymeric Substance (Polyme ngoại bào) GAC : Granular activated carbon (Than hoạt tính dạng hạt) GC-MS : Gas chromatography Mass Spectroscopy (Sắc ký khí khối phổ) HAAs : Haloacetic acids HKTS : Môi trƣờng hiếu khí tổng số LB : Luria Bertani LC50 : Lethal Concentration (Nồng độ hóa chất tiêu diệt 50% loài động vật thử nghiệm thời gian định) MPA : Môi trƣờng Meat-Peptone-Agar NCBI : National Center for Biotechnology Information (Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia) NOMs : Natural Organic Matters (các chất hữu tự nhiên) OD : Optical Density (Mật độ quang) PAHs : Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (Hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng) PAC : Powered activated carbon (Than hoạt tính dạng bột) PCBs : Polychlorinated biphenyls ppm : Parts per million (Đơn vị phần triệu) RNA : Ribonucleic Acid rRNA : Ribosomal Ribonucleic Acid USEPA : United States Environmental Protection Agency (Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Mỹ) WHO : World Health Organization DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Công thức hóa học, trọng lƣợng phân tử cấu trúc hóa học số loại PAH 10 Bảng 2: Tính chất vật lý số loại PAH 12 Bảng 1: Máy móc thiết bị dùng đề tài .27 Bảng 1: Hình thái khuẩn lạc 10 chủng vi khuẩn sàng lọc đƣợc 37 Bảng 2: Hình thái khuẩn lạc hình thái tế bào chủng vi khuẩn đƣợc lựa chọn 40 Bảng 3: Kết phân loại định tên chủng vi khuẩn lựa chọn 41 Bảng 4: Sự thay đổi hàm lƣợng naphthalene, anthracene, pyren mẫu nghiên cứu 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Quá trình chuyển hóa Benzo[a]pyren dƣới xúc tác phức hệ Cytochrom P450 15 Hình Quá trình chuyển hóa PAH vi sinh vật 22 Hình Mẫu làm giàu vsv nguồn chất PAH (A), hỗn hợp PAH glucose(B) 36 Hình Tập đoàn vi sinh vật môi trƣờng khoáng Gost PAH: không chứa glucose (A), có chứa glucose (B) 36 Hình 3 Biofilm 10 vi khuẩn tuyển chọn tạo thành sau 24 h nuôi cấy đƣợc nhuộm với dung dịch tím tinh thể 0,1% 38 Hình Đồ thị mật độ quang phổ đánh giá khả hình thành biofilm .39 Hình Ảnh hƣởng nhiệt độ lên sinh trƣởng chủng B11 B17 môi trƣờng chứa PAH .42 Hình Ảnh hƣởng nhiệt độ lên sinh trƣởng chủng B21 B24 môi trƣờng chứa PAH .43 Hình Ảnh hƣởng nhiệt độ lên sinh trƣởng phát triển chủng B23 môi trƣờng chứa PAH 43 Hình Ảnh hƣởng pH lên sinh trƣởng phát triển chủng B11 chủng B17 môi trƣờng chứa PAH .44 Hình Ảnh hƣởng pH lên sinh trƣởng chủng B21 chủng B24 .45 Hình 10 Ảnh hƣởng pH lên sinh trƣởng chủng B23 45 Hình 11 Ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11và B17 46 Hình 12 Ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl lên sinh trƣởng phát triển chủng vi khuẩn B21 B24 47 Hình 13 Ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl lên sinh trƣởng phát triển chủng vi khuẩn B23 .47 Hình 14 Ảnh hƣởng nồng độ naphthalene 200 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi 49 Hình 15 Ảnh hƣởng nồng độ anthracene 400 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi 50 Hình 16 Ảnh hƣởng nồng độ pyren 350 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi 50 Hình 17: Khả sinh trƣởng phát triển chủng vi khuẩn lựa chọn màng sinh học nguồn chất: (A) naphthalene 200ppm, (B) anthracene 450ppm, (C) pyrene 400ppm .52 MỞ ĐẦU Công nghiệp dầu khí ngành kinh tế-kỹ thuật quan trọng chiến lƣợc phát triển kinh tế đất nƣớc Sau 30 năm xây dựng phát triển, ngành Dầu khí Việt Nam có bƣớc tiến vƣợt bậc, nhiên trình khai thác, vận chuyển, chế biến lƣu trữ dầu phát thải môi trƣờng lƣợng lớn chất thải độc hại nhƣ: phenol, aldehyte, hợp chất chứa lƣu huỳnh: S2O32,Na2S đặc biệt hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs - Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) PAHs hợp chất hữu chứa hai hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết với nhau, chúng thành phần có sản phẩm dầu mỏ đặc biệt dầu FO Khi PAHs bị xả thải vào môi trƣờng chúng phát tán vào đất, không khí, nguồn nƣớc lớp trầm tích, PAHs tự nhiên thƣờng tồn dạng hỗn hợp chúng xâm nhập vào thể ngƣời ảnh hƣởng tới quan thể, mức độ gen chúng gây đột biến, chúng có khả gắn vào phân tử DNA, RNA, protein, gây nên biến đổi mức phân tử Hiện giới nhƣ Việt Nam có nhiều phƣơng pháp xử lý khác đƣợc đề xuất áp dụng, đặc biệt biện pháp xử lý theo phƣơng pháp phân hủy sinh học có nhiều ƣu điểm nhƣ: không đòi hỏi điều kiện phức tạp, không gây ô nhiễm thứ cấp, thân thiện với môi trƣờng, chi phí thấp Tuy nhiên phƣơng pháp có số mặt hạn chế nhƣ: thời gian xử lý kéo dài, trình xử lý phụ thuộc vào dạng vi sinh vật, hiệu xử lý phụ thuộc vào khả phân hủy điều kiện tối ƣu chủng vi sinh vật Để khắc phục đƣợc nhƣợc điểm trên, công nghệ phân hủy sinh học đƣợc ứng dụng rộng rãi Trong số công nghệ phân hủy sinh học, công nghệ sử dụng màng sinh học (biofilm) đƣợc xem có hiệu xử lý ô nhiễm hợp chất PAH Biofilm tập hợp bao gồm nhiều tế bào vi sinh vật loài đƣợc tạo thành bề mặt mặt phân cách môi trƣờng nƣớc không khí, cá thể biofilm chịu đƣợc ảnh hƣởng khắc nghiệt hoá, lý môi trƣờng Thêm vào đó, nhờ trình hình thành biofilm, sinh vật hấp thụ đƣợc chất dinh dƣỡng tốt hơn, tạo đƣợc mối liên hệ tế bào với hạn chế đƣợc cạnh tranh vi sinh vật khác điều kiện môi trƣờng sống Từ yêu cầu thực tiễn nêu trên, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu khả phân hủy hợp chất thơm chủng vi khuẩn tạo màng sinh học, nhằm định hƣớng ứng dụng xử lý nƣớc ô nhiễm dầu” Với mục đích tìm kiếm chủng vi khuẩn có khả phân hủy PAH tốt có khả tạo màng cao để gắn vào giá thể đƣa vào hệ thống xử lý nƣớc ô nhiễm dầu Các nội dung nghiên cứu chủ yếu bao gồm: Phân lập, tuyển chọn số chủng vi khuẩn có khả phân hủy hợp chất vòng thơm cao từ hố thu nƣớc thải bể chứa kho xăng B12 Đánh giá khả tạo màng chủng vi khuẩn đại diện Nghiên cứu ảnh hƣởng số điều kiện hóa lý nồng độ nhƣ loại PAH đến khả sinh trƣởng chủng vi khuẩn lựa chọn Đánh giá khả phân hủy PAH màng sinh học (biofilm) chủng vi khuẩn lựa chọn tạo thành Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình trạng nƣớc ô nhiễm dầu giới Việt Nam Ngày nay, dầu mỏ mối quan tâm hàng đầu tất nƣớc giới, đe dọa nguồn an ninh lƣợng toàn cầu Hầu nhƣ dầu mỏ sản phẩm từ dầu mỏ có mặt tất hoạt động kinh tế nhƣ sinh hoạt hàng ngày ngƣời Đi đôi với lợi ích từ việc thu hồi dầu, phải đối mặt với nguy ô nhiễm chúng gây Hàng năm có khoảng 10 triệu dầu giới bị thất thoát gây ô nhiễm môi trƣờng Theo thống kê ITOPF (International Tanker Owners Pollution Federation) giới từ năm 1970 đến năm 2011 có 5,7 dầu bị thoát môi trƣờng cố tràn dầu có xu hƣớng giảm dần qua năm nhiên vụ tràn dầu lớn lại xảy nhiều Nguyên nhân cố tràn dầu xảy khác nhau, ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng dầu tràn môi trƣờng Các vụ tràn dầu nhỏ (≤ tấn) trung bình (≤ 700 tấn) chủ yếu hoạt động vận chuyển, tháo dỡ chiếm 95% tổng số vụ dầu tràn, vụ tràn dầu lớn (> 700 tấn) chiếm 5%, dầu tràn hoạt động thăm dò, khai thác vụ tai nạn, cố gây [51] Việt Nam nƣớc đứng thứ tƣ khai thác dầu khí khu vực Đông Nam Á sau Malysia, Indonesia, Philippine đứng thứ 44 danh sách nƣớc sản xuất dầu lửa giới Từ năm 1987 đến nay, xảy 90 vụ tràn dầu, gây tổn thất lớn sinh thái kinh tế xã hội Trong đó, có ba nguyên nhân dẫn đến cố tràn dầu va chạm, trình bốc dỡ đắm tàu Lƣợng dầu tràn gây ô nhiễm biển Việt Nam đến năm 1992 7.380 tấn, năm 1995 10.020 theo mức độ gia tăng vận tải biển, khai thác dầu khí công nghiệp hóa, năm 2000 lên đến 17.650 Dự báo đến năm 2010, lƣợng dầu tràn gây ô nhiễm biển Việt Nam lên đến 21.000 [4] Theo báo cáo Tổng cục môi trƣờng, trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam năm 2010 Vịnh Hạ Long nơi ô nhiễm dầu mạnh nƣớc, vùng nƣớc cảng Cái Lân có thời điểm hàm lƣợng dầu nƣớc biển đạt tới 1,75 mg/l gấp 18 lần tiêu chuẩn Việt Nam (tiêu chuẩn nƣớc mặt ven biển việt nam 0,1mg/l), có đến 1/3 diện tích bề mặt vịnh thƣờng xuyên có hàm lƣợng dầu từ đến 1,73 mg/l [49] Nƣớc ô nhiễm dầu có ảnh hƣởng nghiêm trọng đến hầu hết sinh vật sinh sống, hoạt động khu vực này, nƣớc ô nhiễm dầu có nhiều thành phần độc hại nhƣ: benzen, phenol, toluen đặc biệt PAHs, hợp chất hữu chứa vòng thơm độc hại, khó phân hủy tác nhân gây mùi khó chịu gây tác động xấu tới môi trƣờng sinh thái, ảnh hƣởng tới sản xuất nông nghiệp, gia tăng bệnh tật tỷ lệ ngƣời mắc bệnh nồng độ thấp, tác nhân tiềm ẩn gây ung thƣ Chính vậy, việc loại bỏ PAHs khỏi nguồn nƣớc thải việc làm cần thiết cấp bách 1.2 Đặc điểm hợp chất hydrocacbon vòng thơm đa nhân 1.2.1 Tính chất hóa lý Polycyclic Aromatic Hydrocarbons viết tắt PAHs đƣợc sử dụng để hợp chất hữu gồm hai hay nhiều vòng benzen liên kết với Có hàng trăm loại PAH khác đƣợc tìm thấy có 17 loại PAH đƣợc nghiên cứu tỉ mỉ độ độc hại khả gây ung thƣ chúng ngƣời (Bảng 1.1) Bảng 1: Công thức hóa học, trọng lƣợng phân tử cấu trúc hóa học số loại PAH [16, 50] PAH Công thức hóa Trọng lƣợng học phân tử (g/mol) Napthalene C10H8 128 Acenaphthylene C12H8 152 Acenapthene C12H8 152 Fluorene C13H10 166 Phenanthrene C14H10 178 Anthracene C14H10 178 10 Cấu trúc hóa học Hình 14 Ảnh hƣởng nồng độ naphthalene 200 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi Từ kết hình 3.14 cho thấy chủng vi khuẩn lựa chọn có khả sinh trƣởng tốt môi trƣờng chứa nguồn chất naphthalene, chủng B17 chủng B24 có khả sinh trƣởng mạnh chủng lại, dải nồng độ naphthalene khảo sát nồng độ 200 ppm chủng vi khuẩn có khả sinh trƣởng mạnh (mật độ tế bào đo bƣớc sóng 600 nm từ 0,3-2,13), nồng độ 100 ppm mật độ tế bào chủng vi khuẩn thấp (OD600 cao 1,12), nồng độ ≥300ppm mật độ tế bảo chủng vi khuẩn bắt đầu giảm rõ rệt điều chứng tỏ nồng độ naphthalene vƣợt 300 ppm ức chế sinh trƣởng chủng vi khuẩn - Đối với anthracene 49 Hình 15 Ảnh hƣởng nồng độ anthracene 400 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi Từ kết hình 3.15 cho thấy môi trƣờng chứa nguồn chất anthracene, chủng vi khuẩn lựa chọn phát triển mạnh so với môi trƣờng chứa nguồn chất naphthalene (mật độ tế bào đo bƣớc sóng 600nm cao 2,35), chủng B17 chủng B24 chủng có khả sinh trƣởng mạnh Trong dải nồng độ anthracene khảo sát nồng độ 400ppm chủng vi khuẩn có khả sinh trƣởng mạnh (OD600 từ 0,3-2,35) nồng độ 500 ppm mật độ tế bào chủng vi khuẩn bắt đầu suy giảm rõ rệt điều chứng tỏ nồng độ anthracene vƣợt 500 ppm ức chế sinh trƣởng chủng vi khuẩn - Đối với pyren Hình 16 Ảnh hƣởng nồng độ pyren 350 ppm lên sinh trƣởng chủng vi khuẩn B11, B17, B21, B23, B24 sau ngày nuôi 50 Từ kết hình 3.16 cho thấy chủng vi khuẩn lựa chọn có khả sinh trƣởng tốt môi trƣờng chứa nguồn chất pyren so với môi trƣờng chứa nguồn chất naphthalene anthracene (mật độ tế bào đo bƣớc sóng 600nm cao 2,54), chủng B17 chủng B24 có khả sinh trƣởng mạnh chủng lại, dải nồng độ pyren khảo sát nồng độ 350 ppm chủng vi khuẩn có khả sinh trƣởng mạnh nhất, nồng độ pyren vƣợt 450 ppm ức chế sinh trƣởng chủng vi khuẩn Nhƣ sau khảo sát yếu tố ảnh hƣởng nhƣ pH, nhiệt độ nồng độ số loại PAH nêu nhận thấy chủng vi khuẩn lựa chọn có khả sinh trƣởng mạnh mẽ 30oC, pH 7, nồng độ muối NaCl 1,5% pyren nguồn chất mà chúng phát triển tốt chất khảo sát, mặt khác số vòng PAHs chƣa ảnh hƣởng tới khả sinh trƣởng phát triển vi sinh vật nguồn chất Đây sở để tiến hành bƣớc nghiên cứu 3.4 Đánh giá khả phân hủy PAH màng sinh học chủng vi khuẩn lựa chọn tạo thành Trong nghiên cứu tiến hành tạo màng đa chủng từ chủng vi sinh vật lựa chọn theo phƣơng pháp O’Toole cộng - 1998; Morikawa cộng - 2006 đƣợc trình bày mục 2.2.4 phần phần vật liệu phƣơng pháp Sau tạo màng vào bình tiến hành rửa môi trƣờng nuôi tạo màng, bổ sung vào bình môi trƣờng muối khoáng Gost dịch (100 ml) có pH 7, bổ sung 0,5% glucose; 0,1% vitamin loại PAH (naphthalene, anthracene, pyrene) lựa chọn phần khảo sát yếu tố ảnh với nồng độ nhƣ sau: naphthalene: 200 ppm, anthracene: 450 ppm, pyrene: 400 ppm Sau ngày nuôi cấy thu đƣợc kết đƣợc biểu thị hình 3.17 nhƣ sau: 51 Đối chứng Thí nghiệm A B C Hình 17: Khả sinh trƣởng phát triển chủng vi khuẩn lựa chọn màng sinh học nguồn chất: (A) naphthalene 200ppm, (B) anthracene 450ppm, (C) pyrene 400ppm Sau ngày nuôi cấy, nhận thấy bình có biofilm đa chủng có chuyển màu môi trƣờng rõ rệt so với bình đối chứng biofilm Để đánh giá xác khả phân huỷ biofilm đa chủng loại PAH đƣa vào, tiến hành phân tích lƣợng PAH lại dịch nuôi cấy có biofilm đa chủng mẫu đối chứng biofilm phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ Các mẫu đƣợc đem phân tích Trung tâm nghiên cứu môi trƣờng 52 phát triển bền vững – Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội Kết đƣợc biểu thị bảng 3.4: Bảng 4: Sự thay đổi hàm lƣợng naphthalene, anthracene, pyren mẫu nghiên cứu Chất Hàm lƣợng thu hồi (mg/l) Lƣợng PAH bị mẫu biofilm mẫu có biofilm đa chủng loại bỏ (%) Naphthalene 171,468 66,696 66,6 Anthracene 428,636 25,079 94,4 Pyren 374,039 17,478 95,6 Từ bảng 3.4 cho thấy có thay đổi rõ rệt hàm lƣợng chất đƣa vào môi trƣờng sau ngày nuôi cấy, mẫu đối chứng biofilm mẫu xử lý có biofilm đa chủng, khả phân huỷ PAH biofilm đa chủng cao, phân huỷ 133,3 mg/l naphthalene, 424,9 mg/l anthracene 382,5 mg/l pyrene tƣơng ứng 66,6% lƣợng naphthalene, 94,4% lƣợng anthrancen, 95,6% lƣợng pyren bị loại bỏ môi trƣờng nuôi cấy Tuy nhiên có phân huỷ khác biệt nguồn chất khác pyrene bị phân huỷ mạnh nhất, sau đến anthracen đến naphthalene Kết cho thấy rằng, có cấu trúc phức tạp nhƣng khả phân hủy pyrene biofilm đa chủng lại lớn so với nguồn chất naphthalene Điều chứng tỏ khả sử dụng PAH vi sinh vật không hoàn toàn phụ thuộc vào kích thƣớc khối lƣợng phân tử loại PAH Trên giới, có nhiều công trình nghiên cứu khả phân hủy PAH đƣợc công bố Năm 2002, Deborah cộng công bố chủng Mycobacterium sp PYR-1 phân lập từ trầm tích bị ô nhiễm có khả phân hủy 74% hỗn hợp PAH gồm phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, chrysene benzo[a]pyrene sau ngày nuôi cấy Trong đó, 95% fluoranthene bị loại bỏ nhiên nồng độ ban đầu có 17mg/l [22] Năm 2007, Xue-Jing Zheng cộng nghiên cứu khả chuyển hóa sinh học tập đoàn vi sinh vật hiếu khí có bùn cống bổ sung chất hoạt động bề mặt Tween 80 cho hiệu loại bỏ 53 PAH 95% PAH chứa vòng thơm tăng tốc độ loại bỏ PAH chứa vòng thơm sau 21 ngày Chủng Rhodococcus sp đƣợc phân lập từ mẫu trầm tích có khả phân hủy 53% anthracene sau 24 nồng độ µg/ml [46] Ở Việt Nam có số công bố tác giả nƣớc khả phân hủy PAH chủng vi sinh vật phân lập đƣợc từ nguồn khác Năm 2003, La Thị Thanh Phƣơng phân lập đƣợc chủng vi khuẩn Sphingomonas yanoikuyae MXL-9 từ cặn dầu thô mỏ Bạch Hổ (Quảng Ninh) có khả phân hủy 61,4% anthracene sau ngày nuôi cấy nồng độ 12 mg/l [11] Năm 2007, Lê Tiến Mạnh cộng phân lập đƣợc chủng BQN31 phân lập từ mẫu nƣớc nhiễm dầu bể thu gom xí nghiệp than Quảng Ninh có khả phân hủy 25,9% anthracene 18,75% pyrene môi trƣờng có bổ sung 100 mg/l loại PAH [9] Năm 2008, Nguyễn Ngọc Bảo cộng phân lập đƣợc chủng vi khuẩn BDNR1 BDNR4 từ mẫu đất nhiễm chất diệt cỏ dioxin quân cũ Mỹ sân bay đà nẵng Kết nghiên cứu cho thấy chủng BDNR1 phân hủy 50% anthracene, naphthalene, 86,2% pyrene, chủng BDNR4 phân hủy 23,1% naphthalene, 50% anthracene 61,5% pyrene môi trƣờng có chứa 100ppm loại PAH [1] So sánh với kết đƣợc công bố giới Việt Nam, thấy khả phân hủy naphthalene, anthracene pyrene biofilm đƣợc tạo thành từ hỗn hợp chủng phân lập, tuyển chọn sàng lọc đƣợc cao hẳn so với đơn chủng (mặc dù chủng đƣợc phân lập từ nguồn ô nhiễm PAH lớn nhƣ mỏ cặn dầu thô, mẫu nƣớc nhiễm dầu, mẫu đất nhiễm chất độc hóa học lâu năm) Điều khẳng định việc xử lý chất ô nhiễm nói chung PAH nói riêng biofilm cho hiệu cao so với dạng tế bào độc lập 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ mẫu nƣớc nhiễm dầu đƣợc lấy cống thoát nƣớc Công ty xăng dầu B12 TP Hạ Long – Quảng Ninh; số vùng ven biển Đồ Sơn, Hải Phòng; khu công nghiệp Nghi Sơn Thanh Hóa phân lập đƣợc 10 chủng vi khuẩn có khả sử dụng PAH Từ chủng vi khuẩn phân lập đƣợc sàng lọc đƣợc chủng vi khuẩn có khả tạo màng tốt là: Rhodococcus sp B11, Rhodococcus sp B17, Pseudomonas sp BQN21, Alcaligenes sp BQN23, Pseudomonas sp BQN24 chủng vi khuẩn lựa chọn có khả sinh trƣởng tốt 30oC, pH 7, nồng độ muối NaCl 1,5% pyrene nguồn chất mà chúng phát triển tốt chất khảo sát naphthalene, anthracene pyrene Sau ngày nuôi cấy xử lý, Biofilm hỗn hợp từ chủng nghiên cứu có khả phân hủy: 133,3 mg/l naphthalene, 424,9 mg/l anthracene 382,5 mg/l pyrene tƣơng ứng 66,6% lƣợng naphthalene, 94,4% lƣợng anthrancen, 95,6% lƣợng pyren bị loại bỏ môi trƣờng nuôi cấy 55 KIẾN NGHỊ Tìm kiếm lựa chọn chất mang phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất phân hủy PAH biofilm để từ đánh giá hiệu xử lý PAH nhƣ thành phần dầu mỏ khác biofilm nƣớc ô nhiễm dầu quy mô 50 lít mở rộng tới quy mô công nghiệp 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Ngọc Bảo, Phan Thị Hoàng Hảo, Nguyễn Bá Hữu, Đặng Thị Cẩm Hà (2007) Nghiên cứu khả phân hủy sinh học Hydrocacbon thơm đa vòng số chủng vi khuẩn phân lập từ bioreactor xử lý đất nhiễm chất độc hóa học Tạp chí Công nghệ Sinh học (1): 117-124 Lê Văn Cát (2012), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê Hà Nội Nhi-Cong LT, Morikawa M and Hien LT (2011), Ability of hydrocarbon degradation by several biofilm – forming microorganisms isolated from Vietnam coastal zone, The analytica Vietnam conference 2011: 169-174 Nguyễn Bá Diến (2008) Tổng quan pháp luật Việt Nam phòng, chống ô nhiễm dầu vùng biển Tạp chí Khoa học Đại học Quốc Gia Hà Nội, Kinh tế-Luật 24: 224-238 Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2002), Vi sinh vât học, NXB Giáo dục Phạm Thị Hồng Đức, Lê Văn Cát (2010), Phát triển kỹ thuật xử lý nƣớc thải nuôi giống thuỷ sản phƣơng pháp màng sinh học nhằm tái sử dụng, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, trang: 187-192 Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học – Kỹ thuật Nguyễn Bá Hữu, Trần Thị Tƣờng Vi, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2007), “Phân hủy sinh học dầu diesel hydrocacbon thơm đa nhân số chủng vi khuẩn phân lập từ nƣớc thải nhiễm dầu kho cảng B12, Quảng Ninh”, Tạp chí Khoa học Công nghệ- Đại học Thái Nguyên, 42(2), trang: 61-67 Lê Tiến Mạnh, Nghiêm Ngọc Minh (2007), “Nghiên cứu phân lập khả sử dụng hydrocarbon thơm đa nhân (PAH) chủng vi khuẩn 57 BQN31”, Tạp chí Khoa học Công nghệ- Đại học Thái Nguyên, 42(2), trang, trang: 59-66 10 Nguyễn Xuân Nguyên (2003), Nƣớc thải công nghệ xử lý nƣớc thải, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 11 La Thị Thanh Phƣơng, Nguyễn Bá Hữu, Đặng Thị Cẩm Hà (2003), “Phân hủy sinh học Hydrocacbon thơm đa nhân (PAH) chủng vi khuẩn MLX-9 phân lập từ cặn dầu mỏ Bạch Hổ, Vũng Tàu”, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 1(1), trang: 109-117 12 Đỗ Khắc Uẩn, Rajesh Banu, Kaliappan S, Ick-Tae Yeom (2009), “Ứng dụng công nghệ lọc màng xử lý nitơ, phôtpho chất hữu nƣớc thải đô thị phƣơng pháp sinh học yếm khí - thiếu khí – hiếu khí”, Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, trang: 950-958 Tiếng Anh: 13 Agency for toxic substances and disease registry (1995), “Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons”, pp.1-20 14 Ahn Y, Sanseverino J, Sayler GS (1999), “Analyses of polycylic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria isolated from contaminated soil”, Biodegradation 10: pp.149-157 15 Andersson S., Dalhammar G., Land C J., Kuttuva R G (2009) Characterization of extracellular polymeric substances from denitrifying organism Comamonas enitrificans, Application Microbiology Biotechnology, 82(3): 535-543 16 ATSDR, Chemical and Physical Information (1995), in: “Toxicological Profile for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)”, ATSDR, Atlanta, Georgia, USA, pp 209–221 17 Baek, S.; Goldstone, M.; Kirk, P.; Lester, J & Perry, R (1991), Phase distribution and particle size dependency of polycyclic aromatic hydrocarbons in the urban atmosphere, Chemosphere, 22, pp.503–520 58 18 Cerniglia C E (1993), Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons, Current Opinion in Biotechnology, vol 4, pp 331-338 19 Cerniglia C.E (1992), Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons, Biodegradation, 3, pp.351-368 20 Chen, S.; Su, B.; Chang, J.E.; Lee, W.J.; Huang, K.L.; Hsieh, L.T.; Huang, J.C.; Lin, W.J & Lin,C.C (2007), Emissions of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from the pyrolysis of scrap tires, Atmospheric Environment, 41, pp.1209-1220 21 Cheng K C., Demirci A and Catchmark J M (2010), Advances in biofilm reactors for production of value - added products, Applied Microbiology and Biotechnology, 87, pp.445-456 22 Deborah D, Moody J, Cerniglia CE (2002), “Utilization of mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbon by bacteria isolated from contaminated sediment”, FEMS Microbial Ecol 41, pp 1-7 23 Dennis, M.J.; Massey, R.C.; Cripps, G.; Venn, I.; Howarth, N.; Lee, G (1991), Factors affecting the polycyclic aromatic hydrocarbons content of cereals, fats and other food products, Food additives and contaminants, 8, pp.517-530 24 Diane Farrelly, Jeremy R Mason, Steve Smith (2000), The Bio-availability of Polycyclic aromatic hydrocarbons in Soil, Journal of Conference Abstracts, Vol.5(2), pp.394 25 Elizabeth Ward Liegega, Teresa J Cutrightb (1999), the investigation of enhanced bioremediation through the addition of macro and micro nutrients in PAH contaminated soil, Internetional Biodeterioration  Biodegradation , Vol 44, pp.55-64 26 Hiroshi Awata, Stephanie Bates, David Knaub, Rob Popenka (1998), Polyluclear Aromatic Hydrocacbons: Properties and Environmental Fate, Environmental Organic Chemistry, 2, 845pp 59 27 IARC (1983), Monographs on the evalutaion of the carcinogenic risk of chemicals to humans, Polynuclear Aromatic Compounds, Part 1, Chemical, environmental and experimental data Vol 32, IARC, Lyon, France 28 Jomeo T (2008), Bacterial biofilms, Current Topics in Microbiology and Immunology, Vol 322, Atlanta - United States of American 29 Komarkova E, Paca J, Klapkova E, Stiborova M, Socco CR, Sobotka M (2003), Physiological changes of Candida tropicalis population degrading phenol in fed batch reactor, Brazilian Archives of Biology and Technology, 46(4), pp.375-421 30 Lu, H.; Zhu, L & Zhu, N (2009), Polycyclic aromatic hydrocarbon emission from straw burning and the influence of combustion parameters, Amospheric Environment, 43, 978-983 31 Mackay, D., Shiu W-Y., Ma K-C (1992), Illustrated Handbook of PhysicalChemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals: Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, Polychlorinated Dioxins, and Dibenzofurans, Chelsea, MI: Lewis Publishers 32 [36]Marr, L C., Dzepina, K., Jimenez, J L., Reisen, F., Bethel, H L., Arey, J., Gaffney, J S., Marley, N A., Molina, L T., and Molina, M J (2006), Sources and transformations of PAHs in Mexico City, Atmospheric Chemistry and Physics, 6, 1733–1745 33 Morikawa M, Kagihiro S, Haruki M, Takano K, Branda S, Kolter R and Kanaya S (2006), Biofilm formation by a Bacillus subtilis strain that produces gamma-polyglutamate Microbiology, 152(Pt 9): 2801-7 34 O’Toole G A., Heidi K B and Kolter R (2000), Biofilm formation as microbial development, Annual Review of Microbiology, 54, pp.49-79 35 O’Toole G.A., and Kolter R (1998), Initiation of biofilm formation in Pseudomonas fluorescens WCS365 proceeds via multiple, convergent signaling pathways: a genetic analysis Molecular Microbiology, 28, pp.449– 461 60 36 Pickering, R.W (1999), A toxicological review of polycyclic aromatic hydrocarbons J.Toxicol.Cutan.Ocul.Toxicol 18, pp.101-135 37 Ravindra, K.; Sokhi R & Grieken, R.V (2008) Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: Source attribution, emission factors and regulation, Atmospheric Environment, 42, pp.2895-2921 38 Rostad, C.E., Pereira, W.E (1987), Creosote compounds in snails obtained from Pensacola Bay, Florida, near an onshore hazardous-waste site, Chemosphere, 16, pp.2397-2404 39 Santucci K & Shah B (2000), Association of naphtalene with acute hemolytic anemia, Acad Emerg Med, 7, pp.42-47 40 Sinkkonen S, Paasivirta J (2000), Degradation half-life times of PCDDs, PCDFs and PCBs for environmental fate modeling, Chemosphere 40, pp.943-949 41 Srogy K (2007), Monitoring of environmental exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: a review, Environmental Chemistry Letters, 5, pp.169-195 42 Sutherland J.B., Khan A A., Cerniglia C.E (1995), Mechanics of polyciclic aromatic hydrocacbon degradation, Microbial transformation and degradation of toxic organic chemicals, Willey-Liss, New York, pp264-300 43 United States Environmental Protection Agency, Office of Environmental Information (2001), Emergency Planning and Community Right-to-Know Act – Section 313: Guidance for Reporting Toxic Chemicals: Polycyclic Aromatic Compounds Category, EPA 260-B-01-03, Washington, DC 44 WHO (1998), Selected – Non Heterocylic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Geneva 45 World health organization and Institute for resource and security studies (2000), Application of the peace through health approach in the north Caucasus, Report of an Inter-Agency Consultation 61 46 Xue-Jing Zheng, Jean-Francois Blais, Guy Mercier, Mario Bergeron, Patrick Drogui (2007) “PAH removal from spiked municipal wastewater sewage sludge using biological, chemical and electrochemical treatments”, Chemosphere, Mar 2: 17337031 Bioinfobank Library 47 Zaidi R., Baquar and Imam H S (1999), Factors affecting microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbon phenanthrene in the Caribbean coastal water, Marine Pollution Bulletin, vol 38, pp.737 – 742 48 Zhu, L., Lu, H.; Chen, S & Amagai, T (2009), Pollution level, phase distribution and source analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in residential air in Hangzhou, China Journal of Hazardous Materials, 162, 1165-1170 Trang Webside tham khảo: 49 http://cect.gov.vn/index.php?m=news&p=detailNews&newid=713 50 http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp69-c3.pdf 51 www.skuld.com/News/News/ITOPF-Oil-Tanker-Spill-Statistics-2011released/ 62 Phụ Lục Hình ảnh tạo màng đa chủng từ chủng vi khuẩn lựa chọn (a) màng đƣợc tạo thành (b) sau rửa màng 63 ... Nghiên cứu khả phân hủy hợp chất thơm chủng vi khuẩn tạo màng sinh học, nhằm định hƣớng ứng dụng xử lý nƣớc ô nhiễm dầu” Với mục đích tìm kiếm chủng vi khuẩn có khả phân hủy PAH tốt có khả tạo. .. Hiện có nhiều nghiên cứu khả sử dụng PAH vi sinh vật, nghiên cứu số lƣợng vi sinh vật có khả phân hủy PAH vùng ô nhiễm nhiều so với vùng không ô nhiễm Các loài vi sinh vật vùng ô nhiễm có xu hƣớng... nơi khác để xử lý ô nhiễm khu vực lớn, với vi sinh vật đƣợc chuyển gen vi c lên men vi sinh vật với khối lƣợng lớn điều không dễ dàng vô tốn vi c xử lý ô nhiễm [18] 1.3.2.1 Phân hủy sinh học PAH